Біологічні мембрани та їх функції. Сучасне уявлення про структуру та функції мітохондрій.

Біологічні мембрани – клітинні структури, що відокремлюють клітину від навколишнього середовища та розділяють внутрішньоклітинний простір на певні компартменти (органелли, субклітинні структури).

Функції біомембран:

а) відмежовування внутрішньоклітинного простору від навколишнього хімічного середовища за рахунок вибіркової проникності плазматичних мембран для іонів та молекул;

б) створення та підтримання на плазматичній мембрані іонних градієнтів та електричних потенціалів;

в) регуляція клітинних функцій біорегуляторними хімічними сигналами, що надходять від нервової та ендокринної систем;

г) поділ клітини на окремі компартменти, що характеризуються специфічними наборами ферментів, метаболітів та реакцій обміну речовин;

д) створення структурних, біофізичних умов для організації мембранозв’язаних мультиферментних комплексів (ферментних ансамблів), які реалізують життєво важливі клітинні функції(наприклад, електронтранспортних ланцюгів у мембранах мітохондрій та ендоплазматичного ретикулуму), функціонування іонних каналів та насосів);

е) участь у процесах міжклітинної взаємодії як необхідного фактора регуляції клітинного росту, створення тканин (гістогенезу).

Мембранні структури тваринної клітини:

- плазматична мембрана;

- мембрани ендоплазматичного ретикулуму;

- мітохондріальні мембрани;

- ядерна мембрана;

- мембрани комплексу Гольджі;

- мембрани лізосом та фагосом;

 мембрани пероксидом;

Система біологічного окислення, що локалізована в мембранах мітохондрій, здійснює дегідрування органічних субстратів та послідовний перенос відновлюваних еквівалентів на кисень через ряд проміжних переносників — транспортерів електронів та протонів. Ця система організована у вигляді ланцюга електронного транспорту, або дихального ланцюга мітохондрій.

Окремі ферменти та коферменти, що складають дихальний ланцюг, структурно об'єднані між собою в надмолекулярні комплекси, інтегровані в ліпідний матрикс внутрішніх мембран мітохондрій, що створює стеричні умови, необхідні для ефективного перебігу окислювально-відновлювальних реакцій.

Комплекси дихального ланцюга внутрішніх мембран мітохондрій.

НАДН-коензим Q-редуктаза — ферментний комплекс (являє собою флавопротеїн, що містить ФМН), який окислює НАДН і передає відновлювальні еквіваленти на коензим Q (убіхінон); у складі НАДН-коензим Q-редуктази НАДН-дегідрогіназа асоційована з FeS-білками (так званий комплекс І).

Сукцинат-коензим Q-редуктаза — ферментний комплекс (ФАД-залежний флаопротеїн), який окислює сукцинат, відновлюючи коензим Q; до складу комплексу входить флавопротеїн сукцинатдегідрогеназа, асоційована з FeS-білком (комплекс ІІ).

Коензим Q-цтохром с-редуктаза (убіхінолдегідрогеназа) — ферментний комплекс, що складається з цитохрому b, FeS-білка та цитохрому с1; ферментнийкомплекс тренспортує електрони з відновлювального коензиму Q (QН2) на цитохром с (комплекс ІІІ).

Цитохром с-оксидаза — ферментний комплекс, що складається з цитохромів а та а3 (комплекс IV); комплекс здійснює кінцеву стадію біологічного окислення — відновлення електронами молекулярного кисню; він містить іони міді, як і інші оксидази.